[发明专利]一种光电化学适配体传感电极的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于光电化学传感领域，涉及一种光电化学适配体传感电极的制备方法，尤其涉及一种在氧化铟锡（俗称ITO）电极表面修饰溴化氧铋-氮杂石墨烯（BiOBr-NG）纳米复合物的基础上，进一步利用氮杂石墨烯与核酸适配体间π-π堆叠作用固定适配体构建光电化学检测平台的传感器的制备方法。

背景技术

日趋严重的水体富营养化导致的水华现象已成为全球性的环境问题。水华形成的主要原因是由于水体中藻类的过度繁殖,其中的产毒蓝藻产生的蓝藻毒素累积在水中,严重威胁人们的饮水安全。蓝藻毒素是由七个氨基酸组成的环肽类物质,一般称为微囊藻毒素(Microcystins,MCYST)。微囊藻毒素是一种由蓝藻释放的环七肽毒素,对肝结构和功能具有一定的破坏性。随着工业化的发展,水体中存在着大量含氮、磷的污染物,大量微囊藻毒素由于富营养化而存在，其中毒性最大的是Microcystin-LR（MC-LR）。微囊藻毒素成为水质控制和环境检测的一个很重要指标。世界卫生组织规定饮用水中微囊藻毒素的最高含量为1μg/L。目前存在很多检测方法,常用的微囊藻毒素检测方法有高效液相（HPLC）、液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）、气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）、酶联免疫吸附测定（ELISA）、薄层色谱法（TLC）等,但是这些检测方法需要大量的工作人员,操作复杂,费用高,所以我们急需要找到一种灵敏、操作简单的检测方法。光电化学（PEC）技术，作为一种新兴的电分析技术，具有很多在传统电化学平台上不能或者难以实现的优点，如背景信号低，灵敏度高等，已经在众多领域受到了广泛的关注。

发明内容

针对传统检测方法的仪器复杂、响应时间长、选择性和灵敏度低等缺点，本发明的目的是提供一种快速且灵敏度高的MC-LR光电化学传感电极的制备方法，并且将该光电化学传感电极应用于MC-LR的检测。

首先，采用湿化学法制备了BiOBr-NG纳米复合物，然后配制BiOBr-NG纳米复合物水分散液，备用；

其次，基于BiOBr-NG纳米复合物的光电化学活性，将纳米复合物修饰在氧化铟锡（ITO）电极表面与甘汞电极、铂电极构成三电极体系，接着将上述修饰电极进一步修饰上MC-LR适配体，并将其置于缓冲溶液中在可见光照射下构建光电化学传感器。最后，通过将传感器浸于不同浓度MC-LR溶液中温育一段时间采集PEC信号，建立MC-LR浓度与PEC信号强度之间的对应关系，绘制PEC方法灵敏检测MC-LR的标准曲线。

本发明中MC-LR检测传感器电极制备方法，包括以下几个步骤：

（1）BiOBr-NG纳米复合物的制备方法为：

首先，将五水合硝酸铋（Bi(NO₃)₃·5H₂O）溶于去离子水中，用硝酸（HNO₃）溶液将其pH值调至3，备用；

此外，将氮杂石墨烯（NG）分散于十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶液中超声混合均匀；

然后，将Bi(NO₃)₃·5H₂O酸溶液缓慢滴入NG和CTAB混合溶液中，将上述混合液转入圆底烧瓶中于60~120℃油浴反应3h。反应完成后，将制备的沉淀物用乙醇和去离子水3次，80℃干燥。

其中，所用溶剂去离子水的体积用量为：每0.12gBi(NO₃)₃·5H₂O用去离子水50mL，所述CTAB溶液的浓度为8×10^-3mol/L；

所述CTAB和Bi(NO₃)₃·5H₂O的摩尔比为1:1，所述NG和Bi(NO₃)₃·5H₂O质量比为：0.8~4.5mg:0.12g，

所述超声混合时间为0.5h。

所述BiOBr-NG纳米复合物水分散液的浓度为2mg/mL；

（2）ITO电极表面预处理：

将ITO电极先用1M氢氧化钠煮沸15~20分钟，再依次用丙酮、二次蒸馏水、乙醇超声清洗，氮气吹干备用。

（3）光电化学传感电极的制备过程：